《粉體工程》課程教學大綱（本科）

1、粉體工程（Powder Engineering）課程代碼：07410094學分：3學時：45 （其中：課堂教學學時：45上機學時：0課程實踐學時：0） 先修課程：高等數(shù)學；數(shù)理統(tǒng)計與概率論；工程力學；流體力學 適用專業(yè)：無機非金屬材料專業(yè)教材：粉體工程與設備；陶珍東，鄭少華主編；化學工業(yè)出版社；第二版一、課程性質與課程目標（一）課程性質粉體工程是材料類專業(yè)的一門技術基礎課程，它建立在數(shù)學、力學等課程知識的基礎 之上，為專業(yè)后繼課程的學習及從事專業(yè)技術工作打好堅實的基礎。本課程通過對粉體的基本概念、 幾何形態(tài)、顆粒群的構造特性、粉體的流動和流變特性、粉體力學和顆粒流動力學、粉碎與分級以 及平安防

2、護等知識的學習，使學生獲得關于粉體技術的基本理論知識，掌握解決無機非金屬材料復 雜工程問題所需的專業(yè)基礎知識，提高解決粉體處理的工程技術問題的能力，并能夠在無機非金屬 材料工程設計或工藝過程中表達健康、平安等因素；能夠理解和評價針對復雜粉體工程問題的工程 實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)開展的影響。（二）課程目標.知識方面了解粉體的基本概念、幾何形態(tài)特征、顆粒群的堆積構造特性、粉體層的粘附力及其 影響因素；掌握顆粒粒徑表征和顆粒群粒度分布的表征及其測量方法。了解粉體力學的基本概念、粉體壓力的計算，粉體的重力流動、壓縮流動的基本原理;了解顆粒在流體中的沉降規(guī)律；了解粉體在流體中的懸浮性和流變特性，以及顆粒

3、流 動力學；了解粉碎、分級與別離、混合的基本概念；掌握粉體的制備方法、粉碎機理與粉碎設 備、分級與別離原理、粉體混合機理及效果的評價；了解粉塵對呼吸系統(tǒng)的影響；了解粉塵爆炸的預防與防護知識。.能力與素質方面具有查閱資料、整理數(shù)據(jù)、運算、繪圖的能力，能夠進行繪制粒度分布圖、物料衡算、 粉體壓力分布計算、設備選型等，將所學專業(yè)基本知識用于解決粉體制備與處理過程中的工程技術 問題。熟悉粉體的各種性能以及粉體處理過程中的評價指標，能用現(xiàn)代儀器、工具等測試并 加以分析，對出現(xiàn)的復雜粉體工程問題能加以預測與模擬。能夠在平安、環(huán)境等現(xiàn)實約束條件下，充分了解粉塵的特殊性和危害性，具有對粉塵 致病、粉塵爆炸等的

4、預防與防護能力以及了解專業(yè)的平安防范措施。注：工程類專業(yè)通識課程的課 程目標應覆蓋相應的工程教育認證畢業(yè)要求通用標準。（三）課程目標與專業(yè)畢業(yè)要求指標點的對應關系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計劃中畢業(yè)要求指標點1-3. 2-2. 5-1.畢業(yè)要求1-3:掌握解決無機非金屬材料復雜工程問題所需的專業(yè)基礎知識。.畢業(yè)要求2-2：能夠針對無機非金屬材料工程設計或工藝過程建立合適的數(shù)學模型。.畢業(yè)要求5-1：掌握解決無機非金屬材料工程領域復雜工程問題所使用的現(xiàn)代工程技術、 方法和工具。課程目標 畢業(yè)要求指標課程目 標1.1課程目 標1.2課程目 標1.3課程目 標1.4課程目 標1.5課程目 標2.1課程目 標

5、2.2課程目 標2.3畢業(yè)要求1-3VVVVVVVV畢業(yè)要求2-2VVVVV畢業(yè)要求5-1VVV注：課程目標與畢業(yè)要求指標點對接的單元格中可輸入也可標注“H、M、二、課程內容與教學要求（按章撰寫）緒論（一）課程內容.知識方面：本課程的目的、性質和主要內容；粉體的定義；粉體的尺度；粉體的形態(tài)；粉體 顆粒的種類以及與粉體有關的產(chǎn)業(yè)。.能力與素質方面：本課程與其它課程的關系、課程學習方法。（二）教學要求.知識方面：使學生了解研究粉體的重要意義，理解本課程的主要范圍；了解粉體與顆粒的相 關基本概念等。.能力與素質方面：了解粉體顆粒與粉體工程的相關產(chǎn)業(yè)；本課程與其它課程的關系，掌握學 習本課程的基本方法

6、。（三）重點與難點.重點：粉體與顆粒的基本概念。.難點：本課程的基本內容與學習方法。第一章顆粒的幾何形態(tài)特征與測量（-）課程內容.知識方面：顆粒的粒徑，包括三軸徑、球當量徑、圓當量徑、統(tǒng)計平均徑和篩分徑等；粒度 分布，包括頻率分布、累積分布、正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布、羅辛-拉姆勒分布；顆粒形狀，包括 形狀因子和形狀指數(shù)；粒度測量方法及選擇，包括篩分法、顯微鏡法、沉降法、激光法等其它方法。.能力與素質方面：測量顆粒粒度；繪制顆粒群的粒度累積與頻率分布圖。（二）教學要求.知識方面：了解顆粒幾何形態(tài)特征；掌握顆粒粒徑和顆粒群粒度分布的表征方法及其測量方 法。.能力與素質方面：利用顆粒群的粒度測量數(shù)據(jù)，

7、熟練繪制粉體的累積分布和頻率分布圖，并 能得到表征粒度分布的特征參數(shù)。（三）重點與難點.重點：單顆粒尺寸與形狀的表示方法。.難點：繪制粒度分布圖和獲得特征參數(shù)。第二章粉體填充與堆積特性（一）課程內容.知識方面： 顆粒填充結構，包括均一球形顆粒群的規(guī)那么填充與實際填充結構、非均一球 形顆粒的填充結構、不同粒徑球形顆粒的規(guī)那么填充結構；顆粒間附著力，包括分子間引力、靜電引 力、附著水分的毛細管力、磁性力和機械咬合力； 濕顆粒群特性，包括填充層內的四種類型的 液相靜態(tài)、液體架橋、顆粒間持液量、抽吸勢和液體在粉體層毛細管中的上升高度等。.能力與素質方面：顆粒群的填充特性與在工程中的應用；粉體的潤濕性與

8、改善措施。（二）教學要求.知識方面：了解顆粒群的堆積構造特性；了解粉體層的粘附力及其影響因素；掌握填充層 內的四種類型的液相靜態(tài)，了解液體架橋、顆粒間持液量、抽吸勢的概念。.能力與素質方面：了解顆粒的最密和最疏填充；了解粉體的潤濕性及其改善措施。（三）重點與難點.重點：粉體的填充與堆積特性。.難點：粉體外表的濕潤性和液體架橋。第三章粉體力學（一）課程內容.知識方面： 粉體的摩擦特性，包括內摩擦角的基本概念和試驗確定方法、庫侖公式、莫 爾圓、安息角、運動摩擦角的基本概念；粉體的壓力計算，包括粉體的被動和主動側壓力系數(shù)、壓 力計算；粉體貯倉的容量計算。.能力與素質方面：粉體的摩擦特性與應用；料倉中

9、粉體壓力計算。（二）教學要求L知識方面：掌握粉體力學的基本概念；了解粉體壓力飽和現(xiàn)象和壓力分布。.能力與素質方面：了解粉體的摩擦特性和粉體壓力及其在工程中的應用。（三）重點與難點.重點：內摩擦角的基本概念和試驗確定方法。.難點：粉體的壓力計算。第四章顆粒群的流動（支撐課程目標）（一）課程內容.知識方面： 粉體的重力流動和流動分析，包括流動型式、滑動線、質量流和漏斗流、動 態(tài)壓力、孔口流出；粉體料倉的設計，包括開放屈服強度、粉體的流動函數(shù)、料倉卸料口徑確實定; 顆粒儲存和流動時的偏析；粉體拱的形成與防拱措施。.能力與素質方面：粉體在料倉中的流動模式、特點；粉體流動分析；整體流料倉的設計。（二）教

10、學要求.知識方面：了解粉體的重力流動；了解壓縮流動的基本原理，掌握粉體料倉設計相關參數(shù)， 粉體的偏析與結拱形成原因與預防措施。.能力與素質方面：了解粉體在料倉中的流動模式與整體流臨界條件；了解粉體流動分中使用 的特性。（三）重點與難點.重點：粉體在料倉中的流動模式。.難點：整體流料倉的設計。第五章顆粒流體力學與輸送（一）課程內容.知識方面：顆粒沉降現(xiàn)象，沉降速度；顆粒流動現(xiàn)象，透過流動現(xiàn)象；顆粒懸浮現(xiàn)象；流化床和粉體的流體輸送。.能力與素質方面：顆粒在流體中的運動；粉體的流體輸送方式與設備。（二）教學要求.知識方面：了解顆粒在流體中的沉降規(guī)律；了解粉體在流體中的懸浮性；掌握流化床和流體 輸送概

11、念與特點。.能力與素質方面：了解顆粒的懸浮運動在流體輸送中的應用。（三）重點與難點.重點：顆粒沉降現(xiàn)象。.難點：流化床的狀態(tài)變化與臨界條件。第六章粉體的制備與改性（-）課程內容.知識方面：超細粉末制備技術，包括氣相法、液相法和固相法；粉體外表改性。.能力與素質方面：各種制備方法的優(yōu)缺點與粉體制備實例介紹；粉體改性的特點與應用。（二）教學要求.知識方面：了解粉體及超細粉體的制備方法；了解粉體外表改性方法。.能力與素質方面：了解粉體制備與改性方法的特點，能選用合適的方法用于特定粉體的制備 與改性。（三）重點與難點.重點：粉體的制備技術。.難點：液相法制備超細粉體。第七章粉體的粉碎（一）課程內容.知

12、識方面： 粉碎概論，包括粉碎的目的與粉碎常用術語；粉碎機理，包括裂紋及其擴展 條件、Hardgrove和Bond粉碎功指數(shù)、粉碎模型、粉碎機理的解析方法；粉碎機械力化學；粉碎機 械設備的工作原理，包括顆式破碎機、圓錐破碎機、錘式破碎機、還擊式破碎機、球磨機等。.能力與素質方面：粉碎流程與粉碎機械設備的選擇。（二）教學要求.知識方面：了解粉碎方式、粉碎模型、選擇性粉碎等；掌握粉碎機理；了解粉碎機械力化學的概念和粉碎機械力活化作用機理；了解粉碎和磨碎機械設備。.能力與素質方面：了解粉碎比與粉碎流程，設計粉碎流程；了解各種粉碎或磨碎機械設備并 能根據(jù)工程需要選型。（三）重點與難點.重點：粉碎模型與粉

13、碎機理。.難點：粉碎機械力化學和粉碎機械力活化作用機理。第八章粉體的分級與別離（一）課程內容.知識方面：顆粒的分級，包括分級的定義與意義、分級性能的評估；篩分與篩分機理，包括篩分與篩制、篩分機理、影響篩分的因素；顆粒流體系統(tǒng)分級，包括干式分級、氣力分級和濕 式分級；分級設備；顆粒的別離，包括別離的定義、別離性能的評估；收塵裝置，包括旋風收塵器、 慣性式收塵、過濾式收塵、洗滌式收塵和電收塵；固液別離，包括沉降濃縮、過濾、離心別離和干 燥等。.能力與素質方面：局部分級效率曲線的繪制與分析；各種分級設備與收塵設備的特點。（二）教學要求.知識方面：了解分級、別離的基本概念和原理；掌握別離效率、分級粒徑

14、和分精精度；了解 分級與別離的機械設備。.能力與素質方面：掌握局部分級效率曲線的繪制，分析分級粒徑、計算分級精度；了解各種 分級設備與收塵設備的工作原理與優(yōu)缺點。（三）重點與難點.重點：分級和別離理論。.難點：局部分級效率曲線的繪制與分析。第九章粉體的混合與造粒（一）課程內容.知識方面： 混合機理及混合效果的評價；對流混合、擴散混合與剪切混合、標準偏差和 混合指數(shù)；影響混合的因素與混合設備；造粒及造粒方法的選擇；造粒的概念和方法、壓縮造粒及 機理。.能力與素質方面：混合與造粒的作用與意義；混合機理；混合機械及設備的工作原理與優(yōu)缺 點；造粒機械及設備的工作原理與優(yōu)缺點。（二）教學要求.知識方面：

15、掌握混合機理；了解對混合效果的評價及影響混合的因素。掌握混合與造粒的基 本概念和原理；了解混合與造粒的機械設備。.能力與素質方面：了解混合與造粒在無機非金屬材料生產(chǎn)過程中的重要作用與意義。（三）重點與難點.重點：混合機理及混合效果的評價。.難點：影響混合與造粒的因素分析。第十章粉塵的危害與防護（一）課程內容.知識方面： 粉塵的來源與分類；粉塵對呼吸系統(tǒng)的影響；粉塵爆炸基本概念，粉塵爆炸 要素、一次爆炸與二次爆炸； 粉塵爆炸特性，爆炸界限、爆炸壓力和爆炸特性的表征； 粉塵爆 炸的預防與防護。.能力與素質方面：粉塵爆炸的防護與采取的平安措施。（二）教學要求.知識方面：了解粉塵對呼吸系統(tǒng)的危害；了解

16、微細粉粒的燃燒和粉體爆炸；掌握粉塵爆炸的 預防與防護知識。.能力與素質方面：了解粉塵對環(huán)境的影響，掌握粉塵爆炸的預防與防護方法。（三）重點與難點.重點：粉塵爆炸的預防與防護。.難點：粉體爆炸機理及影響因素分析。四、學時分配及教學方法章（按序填寫）教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目 標課 堂 教 學實 驗上機課程 實踐小 計緒論22講授法1.1； 2.1第一章顆粒的幾 何形態(tài)特征與測 量66講授法討論法1.1； 2.1； 2.2第二章粉體填充 與堆積特性44講授法1.1； 2.1； 2.2第三章粉體力學44講授法1.1； 2.1； 2.2第四章顆粒群的 流動22講授法1.2； 2.1；

17、2.2第五章顆粒流體 力學與輸送22講授法1.3； 2.1； 2.2第六章粉體的制 備與改性77講授法討論法、演 示法1.4； 2.1； 2.2；2.3第七章粉體的粉 碎66講授法討論法、演1.4； 2.1 ； 2.2；示法2.3第八章粉體的分 級與別離66講授法討論法、演 示法1.4； 2.1； 2.2；2.3第九章粉體的混 合與造粒44講授法討論法、演 示法1.4； 2.1； 2.2；2.3第十章粉塵的危 害與防護22講授法討論法、演 示法1.5； 2.1； 2.3合計4545注：1.課程實踐學時按相關專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格；.主要教學方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法（基于問題、工程、案例等教學方法）等。五、課程考核考核形式考核要求考核權重備注課堂表現(xiàn)出勤、回答問題與平時作業(yè)30%期末考試閉卷70%注：1.分學期設置和考核的課程應按學期分別填寫上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、階段測試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小 論文、工程設計和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、工程設計要求等。.考核權重指該考核方式或途徑在總成績中所占比重。六 參考書目及學習資料（書名，主編，出版社，出版時間及版次）.李玉海，趙旭東,張立雷.粉體工程學加.北京：國防工業(yè)出版社，2013.韓躍新.粉體工程M.長沙：中南大學出版社.2012.鄭水林.超微粉體加工技